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Teleskoptechnik: Ausgefunkelt! Grundlagen der adaptiven Optik

Luftbewegungen in der Erdatmosphäre stören erdgebundene Beobachtungen und machen das Bild unscharf. Doch Astronomen haben einen genialen Trick: ­adaptive Optik. Alle modernen Großteleskope nutzen diese Technik, weil sie die Auflösung enorm verbessert und an das theoretisch Machbare treibt.
Neptun aufgenommen mit dem VLT - links mit, rechts ohne Adaptive Optik

Die Sterne funkeln. Diesem Phänomen, das Lyriker lieben, begegnen wir häufig bei der Beobachtung des klaren Sternhimmels. Es hängt mit der Lufthülle der Erde zusammen und stört sowohl Hobby-, als auch Profiastronomen. Das Sternfunkeln beschäftigte bereits den Gelehrten Isaac Newton. Nicht, weil er gleichfalls den romantischen Aspekt schätzte, sondern weil es seine astronomischen Beobachtungen beeinträchtigte. In seinem Buch »Opticks« aus dem Jahr 1704 beschreibt er die Ursache dafür auf korrekte Art und Weise: »Die Luft, durch die wir nach den Sternen blicken, ist in einem beständigen Zittern; was sich auch an der zitternden Bewegung der Schatten hoher Türme beobachten lässt – oder durch das Funkeln der Sterne.«

Astrofotografen wissen, dass durch diese Luftunruhe (englisch: Seeing) die Sterne scheinbar hin und her tanzen und auf den Aufnahmen zu breiten Scheibchen verschmieren. Dieser Effekt beschränkt die Winkelauflösung von astronomischen Instrumenten, selbst bei modernen Großteleskopen, auf etwas weniger als eine halbe Bogensekunde, was dem theoretischen Auflösungsvermögen eines 25-Zentimeter-Teleskops entspricht ...

Kennen Sie schon …

Spektrum der Wissenschaft – Den Kosmos entschlüsseln – Vom Sonnensystem in die Tiefen des Universums

In dieser Ausgabe berichten wir über ferne Galaxien, das Sterben von Sternen, äußerst energiereiche Gammastrahlenblitze und neue Erkenntnisse zur Dunklen Energie. Weiter informieren wir Sie über Raumfahrtmissionen zu anderen Himmelskörpern, beispielsweise die der NASA-Sonde Europa-Clipper, welche den gleichnamigen Jupitermond auf die Existenz von Ozeanen untersuchen soll. Darüber hinaus: Teleskope der Superlative mit denen der Kosmos auch von der Erde aus, immer genauer beobachtet werden kann.

Sterne und Weltraum – Überlebt – Messier 54 – Relikt einer Kollision mit unserer Galaxis

Ein Amateurastronom hat auf der Basis eigener Beobachtungen und wissenschaftlicher Erkenntnisse den Kugelsternhaufen Messier 54 untersucht, der sich optisch in der Nähe des Milchstraßenzentrums befindet. Er entpuppt sich als fernes extragalaktisches Relikt: Der Haufen ist ein Überbleibsel einer Zwerggalaxie, die mehrfach das Zentrum unserer Galaxis umläuft und dabei zerstört wird. Außerdem berichten wir über die vierjährige Marsmission der NASA-Sonde InSight, die dort unter anderem den Wärmefluss im Boden messen sollte. Weiter werfen wir einen Blick auf Forschungsansätze zur Hawking-Strahlung, nach denen unser Universum schneller als gedacht zerfallen könnte und stellen ein Projekt der Südtiroler Schülergruppe »astrocusanus« vor, die mit einem leistungsstarken Teleskop auf die Suche nach lichtschwachen Kleinkörpern geht.

Sterne und Weltraum – Planet X: Versteckt er sich im äußeren Sonnensystem?

Die Suche nach Planet X fasziniert Wissenschaftler weltweit. Die Raumfahrt ermöglicht dafür bahnbrechende Erkenntnisse und öffnet Türen zu bisher unerreichbaren Zielen. Von der Untersuchung ferner Asteroiden mit dem James-Webb-Teleskop und dem Röntgenteleskop XRISM, über die Mondlandung der Sonde Blue Ghost I, bis zu spektakulären Missionen europäischer Raumsonden wie Hera – der Weg ins All bleibt voller Herausforderungen und Inspirationen. Ein Blick ins Universum, der Staunen garantiert!

  • Literaturhinweise

Hippler, S.: Adaptive Optics for Extre­mely Large Telescopes. In: Journal of Astronomical Instrumentation 8, 1950001, 2019

Kasper, M.: Optimierung einer adaptiven Optik und ihre Anwendung in der ortsaufgelösten Spektroskopie von T Tauri. In: Dissertationsschrift, Universität Heidelberg, 2000

Newton, I.: Opticks: or, A Treatise of the Reflexions, Refractions, Inflexions and Colours of Light. 4. Ausgabe, korrigiert, 1730

Weiß, A., et al.: Simultaneous Measurements of the Fried Parameter r0 and the Isoplanatic Angle θ0 using SCIDAR and Adaptive Optics – First Results. In: ASP Conference Proceedings 266, S. 86 – 95, 2002

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